[发明专利]具备由具有降解性的橡胶材料形成的可扩径的环状橡胶构件的钻井用堵塞器

说明书

本发明提供一种钻井用堵塞器，其具备：芯轴，和设置在其外周面上的至少1个可扩径的环状橡胶构件和至少1个卡瓦，其中，(i)芯轴由降解性材料形成，并且，(ii)至少1个可扩径的环状橡胶构件由具有如下降解性的橡胶材料形成的钻井用堵塞器：在温度为150℃的水中浸渍24小时后的50％应变压缩应力，相对于浸渍前的该压缩应力的降低率为5％以上，以及/或者，在温度为150℃的水中，浸渍72小时后的质量，相对于浸渍前的质量的减少率为5～100％。本发明还提供使用所述钻井用堵塞器，进行钻井孔的封堵处理后，该堵塞器的部分或全部被降解的钻井方法。

技术领域

本发明涉及一种为开发石油或天然气等油气资源而进行的钻井作业中使用的钻井用堵塞器以及钻井方法。

背景技术

石油或天然气等油气资源是通过具有多孔性及渗透性的地下层的井，来进行挖掘和生产。上述井为油井或者气井。有时统称为“坑井”。伴随着能源消耗的增大，坑井也不断高深度化，目前世界上已经有深度超过9000m的挖掘纪录，在日本也有超过6000m的高深度坑井。在继续被开采的坑井中，有的地下层随着时间经过而浸透性下降，甚至浸透性原本就并不充分，为了从这些地下层中继续有效地开采油气资源，会对生产层进行刺激(stimulate)，作为刺激方法，已知有酸处理和破碎方法，参照专利文献1。酸处理是将盐酸或氢氟酸等强酸的混合物注入生产层中，通过使基岩的反应成分，即碳酸盐、粘土矿物、硅酸盐等溶解，来增加生产层的浸透性的方法，但已被指出了因使用强酸而产生的各种问题，而且包括各种对策在内还被提出了成本增大的问题。于是，利用流体压力在生产层形成龟裂即裂缝(fracture)的方法，也称为“压裂法”或“水压破碎法”受到了关注。

水压破碎法是利用水压等流体压力，以下有时会简称为“水压”，在生产层产生龟裂的方法，这种生产层的刺激方法，一般为先挖掘垂直孔，接着将垂直孔折弯，在地下数千米的地层内挖掘水平孔，然后利用高压将压裂液送入这些钻井孔内，这些钻井孔是指用来形成坑井而设置的孔，有时也会称为“钻井”，并利用水压在高深度地下的生产层，即产出石油或天然气等油气资源的层中产生龟裂即裂缝，并通过该裂缝采集油气资源。水压破碎法的有效性在所谓页岩油即在页岩中成熟的油、页岩气等非常规资源的开发中也已受到了关注。

在水压消失时，通过水压等流体压力形成的龟裂即裂缝会因地层压力立即闭塞。为了防止龟裂即裂缝的闭塞，会在压裂液即用于裂缝的钻井处理液中含有支撑剂(proppant)，并将其送入钻井孔内，在龟裂即裂缝处配置支撑剂。作为压裂液中含有的支撑剂，可使用无机或有机材料，但考虑到尽可能的在长时间、高温高压的高深度地下的环境内能够防止裂缝闭塞的观点，以往使用了二氧化硅、氧化铝等无机物粒子，通常广泛地使用了砂粒、例如20/40目的砂粒等。

作为压裂液等钻井处理液，可使用各种类型的水基、油基以及乳浊液。由于要求钻井处理液具有可将支撑剂搬运至在钻井孔内产生裂缝的位置的功能，所以通常在要求其具有规定的粘度并且支撑剂的分散性良好的同时，还要求其后处理容易、环境负荷小等。此外，为了在支撑剂之间形成页岩油、页岩气等可通过的流道，在压裂液中有时还会含有沟道剂(channelant)。因此，钻井处理液中，除了支撑剂以外，还会使用沟道剂(channelant)、胶凝剂、阻垢剂、用于溶解岩石等的酸、以及摩擦改良剂等各种添加剂。

为了使用压裂液，利用水压在高深度地下的生产层，即产出页岩油等石油或页岩气等天然气等的油气资源的层中产生龟裂即裂缝，通常采用以下方法。也就是说，对于在地下数千米的地层内挖掘出的钻井孔即钻井，从钻井孔的前端部开始依序进行封堵，并且将规定区域部分闭塞，利用高压将压裂液送入该闭塞区域内，实施在生产层产生龟裂的压裂。接着，闭塞下一个规定区域，通常为先行区域的前一个区域，即地上侧的区域实施压裂。以下，重复实施该工序，直至完成必要的封堵和压裂。

不仅是新的钻井，有时对于已经形成的钻井孔的所期望的区域，也有时再次通过压裂来对生产层实施刺激。此时，也同样地反复实施钻井孔的闭塞和压裂等操作。此外，为了实施坑井的完井，也有时闭塞钻井孔，隔断来自下部的流体，在实施该上部的完井后，再解除闭塞。